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桥梁设计专业课程范例

来源:知库网

桥梁设计专业课程范文1

古代土木工程技术是以师傅传徒弟的方式代代相传的,自从现代科学体系形成以来,土木工程技术已经越来越科学化,目前的土木工程教育形成了一套整系统的科学体系。随着工程技术复杂程度的增加,原来的土木工程技术经拆分为各种数学、力学、材料等独立的课程,土木工程教学的主要任务也变成了这些课程的教学,教学中往往注重知识点教学,这些知识如何还原到工程应用中去并没有得到重视,这就产生了学生不会构思的问题。

基于上述认识,为了达到让学生在具备专业技能的前提下,具有创造性思维的能力,课程教学改革的教学思想主要是在按照科学体系安排课程的同时,尽量体现工程技术自身的特点,以建造技术贯穿课程安排。在教学内容上,将重点主要放在,对现有桥梁与施工方法的形成过程上,通过分析目前已有桥梁的构造、设计方法、施工方法形成过程中前人所经历的成功和失败,找到目前桥梁工程结构常规做法的合理性与缺点。

二、新桥梁工程方案设计

土木工程专业的基础及专业基础课程在一二年级的平台课上统一安排,桥梁方向的专业课在此基础上进行。专业课的教学目的就是要使学生综合运用所学基础知识,学会按照工程特点进行思维的方法,了解桥梁结构体系可能的创新方向。

新课程设置方案具有如下特点。

1.针对学生计算能力强、构思能力弱的问题,增设桥梁概念设计课程

该课程主要结合一个随堂的课程设计,在专业课的一开始,着重介绍桥梁与使用要求、建设条件、受力体系、材料应用等的关系,培养学生的思考与构思能力。课程讲解过程中配合随堂的课程设计,在方案概念构思的各个环节上,开展若干次课堂讨论。

2.桥梁工程课程的教学内容做了较大调整

将桥梁工程课程按照结构体系开展,上学期主要介绍梁式桥,下学期介绍拱桥、斜拉桥、悬索桥。在某一种结构体系下,综合介绍公路、铁路桥梁由于荷载不同的特殊要求,不再分钢与混凝土桥,而是强调在不同条件下如何根据不同材料自身的特点进行综合利用,任何桥梁体系条件下都强调架设方法与桥梁受力、构造的关系。在桥梁设计计算方面,缩减计算方法本身的介绍,着重强调计算方法与构造特点与施工方法之间的关系,培养学生习惯于在结构设计中对结构进行全面思考。

3.将钢与组合结构桥梁课程进行了压缩,去除关于大型桥梁结构体系部分的内容,着重介绍钢与组合结构桥梁的特殊构造以及特殊的计算分析问题。

4.将道路工程、桥涵水文由选修课转设为必修课,加强学生对使用要求与建设条件的认识。

5.针对中小跨度桥梁大量使用连续梁桥的实际情况,增设连续体系梁桥课程设计,要求对连续梁桥进行合理跨径布置,并利用现有桥梁结构分析软件对桥梁施工及运营过程进行结构受力分析与配筋计算。

6.将桥梁施工中关于桥梁架设总体思路的部分转移到桥梁工程课的相关结构体系中去,将具体的各种桥梁施工工艺独立出来,转化为选修课。

7.将原来的桥梁结构电算课程转化为桥梁结构计算,设为选修课,着重介绍复杂桥梁结构的施工与运营过程分析原理。

8.针对各课程知识点衔接的问题,在课程学时分配上采取“节段式”时间安排,将较少学时的课程集中在半个或者1/3学期进行,而不是以往的通过单双周间隔将课程分配到整个学期。

三、桥梁工程课程教学大纲的修订

在上述课程设置方案中,桥梁工程课程教学内容是改革的关键,新大纲的编制中充分体现了对学生工程思考能力培养的要求,将各种工法、算法、构造方法的演变作为教学的重点。表3为桥梁工程(上)教学内容。在桥梁工程专业方向专业课程设置方案的研究过程中得到如下结论。

1.桥梁工程专业课设置的过分理论化,阻碍了学生创新思维能力的培养。

2.培养学生工程创新能力的途径之一是将工程特点回归到桥梁工程专业课程的设置中来。

桥梁设计专业课程范文2

关键词:桥梁工程;三本院校;教学方式

中图分类号:G4文献标识码:A文章编号:1672-3198(2012)23-0165-02

0引言

三本院校作为我国高等教育改革的产物,依托其母体公立院校的优势快速发展,但随着国家相关政策的出台,使三本院校失去了公立院校文凭的优势,三本院校不得不重新审视自身的教学改革问题。三本院校应该努力将自身建设称为一个应用型本科院校,构建一个学校与社会互动、理论与实践互动、教师与学生互动的应用型人才培养模式。

《桥梁工程》作为土木工程专业道桥方向一门重点专业课程,也不能仍然按照老一套的、沿袭公立院校的教学模式。在新形势下,必须研究出一套新的教学方法来满足三本院校如今的学生学习状况,提高他们毕业后的核心竞争力,这样才能奠定三本院校在高等院校中的地位,使自身能够更好更快的发展。三本院校更好的发展同时也能促使学生更好的成长、成才,让他们能够在一个优秀的环境下完善自我,成为社会的栋梁之材。

1桥梁工程的学科特点

桥梁工程是土木工程中属于结构工程的一个分支学科。它与房屋工程一样,也是用石、砖、木、混凝土和各种金属材料建造的结构工程。

桥梁工程是一门集理论与实践为一体的专业课程,尤其在桥梁构造、施工方法方面更是一门实践性很强的课程,同时,桥梁建筑技术发展迅速,教学内容必须及时更新,不能与社会发展脱节。

桥梁工程同时也是一项复杂的系统工程,包括规划、勘测、设计、施工、制造、检测、养护、维修等许多环节,如何在有限的教学时间中,对这各个方面讲解清楚,并使学生融会贯通,对教师是一个挑战。

2新形势下三本院校桥梁工程课程面临的问题

根据国家高等教育专业调整计划,桥梁工程专业课也随之作了相应的改动,总体的改革趋势为:在本科教育阶段强化基础、淡化专业,专业课深度较以前降低,但在广度方面提出了更高的要求。

(1)三本院校学生的学习兴趣普遍不高,学习能动性不足,学生的功利心比较强,必须找到合适的适合三本学生学习基础的方法,激发学生对相对枯燥的专业知识的学习兴趣,充分发挥其主观能动性,使学生能够自主、自发、自动的学习专业课程,同时也应选择合适的接入点,阐明该专业课对以后工作的重要性,迎合学生功利心理,让他们能够克服困难,主动学习。

。但目前的多媒体手段单一,并且内容比较陈旧,已经不能满足教学要求。桥梁设计理论、施工技术也发展迅速,超过了教材的更新速度,教师如何采用合适的方法讲新理论、新设备在有限的课堂上介绍给学生,也是一个挑战。

(3)三本院校的教学经费普遍不足,同时可利用的校外资源也比较少,能安排给学生的教学实习场地难度也越来越大,学生的实习仅限于走马观花式的参观学习,实习效果不理想,使学生难以将理论与实践相结合,对桥梁施工过程、施工方法、施工器械缺乏形象的认识,因而影响到学生毕业后到工作单位的适应性。

3三本院校桥梁工程教学方式探讨

(1)多媒体课件在桥梁工程教学中的应用。以前的多媒体课件教学仅仅限于将书本文字换到投影屏幕上,内容单一枯燥,并且制作完成后,很少更新,内容陈旧,不能与时俱进,而一个优秀的能被学生认同的多媒体课件是需要精雕细琢的。所以,教师首先应提高自己制作多媒体课件的能力,将课件当作一件艺术品一样展示给学生,讲解的同时更应该语言生动,避免照本宣科。同时插入一些小幽默,结合当下发生的热点事件,才能将学生的注意力引到课堂上。。这样才能让学生在课堂上感受到所学知识点的实用性,激发其主观能动性,从而使知识不至于因为枯燥、深奥而被束之高阁。

(2)充分利用网络、社会资源,注重工程能力的培养。。同时,尽量与地方企业建立实习基地,直接进入工地现场进行场地教学,在没有预期效果的情况下,可以在室内通过情景模拟进行补充教学。。

(3)举办桥梁结构模型竞赛,激发学生自主学习兴趣。桥梁结构模型竞赛能够促进学生对桥梁工程课程的学习。桥梁结构模型的设计和制作涉及到结构选型、计算以及制作工艺等方面的知识,促使学生主动去认识和理解各种桥梁结构形式,理解各个施工过程、施工顺序和施工过程管理等,弥补教师因时间限制没法在课堂上介绍到的新知识,提高学生自主学习兴趣,提高动手能力和增强工程意识,也有利于学生团队精神的培养和竞争意识的提高。同时,举办模型竞赛对教师也有促进作用,让教师对专业知识进行完善、扩充和深化,促使教师在教学上做更充分的准备,来帮助学生解决其将要面临的问题。

4结语

桥梁工程是土木工程专业交通方向一门专业性很强的课程,而且理论性和实践性都很强,直接面对实际工程,所以桥梁工程的教学显得尤为重要,而针对三本院校学生的学习特点,如何更好的组织课堂和实践教学让学生能学好用好是一个亟需解决的问题。本文阐述了三本院校桥梁工程专业面临的问题,并针对相关问题做出了相应解决办法的探讨,希望能促进桥梁工程在三本院校的课程建设。

参考文献

[1]吴鸣,熊光晶.基于工程能力培养的桥梁工程教学改革探索与实践[J].长沙铁道学院学报,2010,(3):109-113.

[2]石雪飞,阮欣.桥梁工程教学辅助软件研究与开发实践[J].高等建筑教育,2004,(6):81-84.

桥梁设计专业课程范文3

(广西建设职业技术学院广西南宁530003)

摘要:介绍将高职路桥专业“工程力学”、“结构设计原理”与“桥梁工程(构造部分)”三门课程整合为一门“力学与桥梁结构”新课程的研究方法及教学实践,提出了专业基础课与专业课程的整合改革思路,详细分析了在课程整合改革中如何进行宏观、中观、微观的课程设计,以使专业基础课程与专业课程教学内容的衔接得到加强,激发学生学习兴趣和积极性,促进专业建设。

关键词 :工作过程;工程力学;力学与桥梁结构;课程整合;设计

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2014)02-0073-03

“工程力学”、“结构设计原理”、“桥梁工程”是公路桥梁工程技术专业的三门必修专业基础课。这些课程的教学,对学生理解和掌握桥梁构造原理和设计方法,分析和解决桥梁施工中一般结构问题等,具有非常重要的意义。但这三门课程在专业教学中一直效果较差,学生学习目的不够明确、测试通过率低、普遍反映难学甚至厌学。。另外,这三门课程在专业教学计划中需要用200左右学时才能按教学大纲完成教学,在一定程度上影响了专业主干课程的学时,延长了学生在校理论学习的时间,缩短了学生参加毕业顶岗实习时间。因此,以“必需、够用”为原则,以专业技能为导向,科学地整合课程内容,构建“力学与桥梁结构”新课程具有十分重要的意义.

课程整合教改总体思路

在充分调研的基础上,将“工程力学”、“结构设计原理”、“桥梁工程”三门课程整合为“力学与桥梁结构”课程,即以典型桥梁结构分析应用为导向,基于工作过程按“必需、够用”原则反推“工程力学”、“结构设计原理”的课程内容构成及教学次序,重组课程内容。注重结合工程应用加强理论系统分析,使课程内容与能力目标高度一致,以提高教学效果。

课程的整合,实质上也是课程设计,该课程的设计分三个层次进行。第一是宏观的课程设计,主要解决该课程的理念问题,也就是确定课程的价值、根本目标、主要任务、基本结构、内容等范围及原则。第二是中观的课程设计,将宏观设计具体化为课程的教学大纲或学习标准,以指导授课的资料、讲义及教材等物质载体表现出来。第三是微观的课程设计,即进入课程实施领域,根据教师自身条件和应用的课程资源实施时的教学设计。

课程整合研究与教学实施

(一)宏观的课程设计

根据高职院校路桥专业技能型人才培养的总体目标,按照“必需、够用”原则进行整合,摈弃传统的“三段式”课程模式,将“工程力学”、“结构设计原理”、“桥梁工程”(构造部分)的课程内容与构造识图、桥梁施工专业技能训练融合在一起,使基础理论知识与专业技能完全对接。结合桥梁工程的发展现状,要求学生主要学习和掌握当前应用广泛的桥梁类型,如梁式桥、钢架桥和拱式桥下部结构和上部结构构造原理和施工技术,课程的基本结构和内容以学生能理解掌握以上桥梁结构构造原理和施工中力学问题分析为宗旨。按照职业活动的工作过程,我们将“力学与桥梁结构”课程所期望达到的结果、技能、知识等逐项列举出来,如表1所示。

据此确定了课程的基本构架为:(1)分析常用桥梁结构组成和各组成部分构造特点,提出桥梁的结构构造如何确定的问题。(2)引入静力学、材料力学和结构力学基本概念和理论,分析桥梁上下部结构为适应受力特性的结构和构造要求。(3)进一步学习结构设计原理方法,深入和强化对桥梁上下部结构构造特点的剖析。(4)结合技能要求进行拓展,分析解决桥梁施工过程中常见的与力学、结构相关的问题。

(二)中观的课程设计

宏观课程设计是理念,要实现必须要具体化,即进行中观的课程设计,首先是编写教学大纲,然后是编写讲义、开发校本教材。

编写教学大纲教学大纲是编写教材和进行教学活动的主要依据,也是检查学生学习成果和评估教师教学质量的重要准则。编写的教学大纲由“力学与桥梁结构”课程的教学目标与基本要求、理论与实践课程教学内容、课时分配、主要环节质量标准、其他说明等五个部分组成。三门课程整合后的“力学与桥梁结构”教学内容与学时计划如表2所示。该教学大纲较之整合前三门课程的教学大纲,按职业要求增加了大量的专业技能训练,减少了理论课时,课程结构大不相同,更利于开展工作过程为导向的教学活动。

开发校本教材根据教学大纲,分析重组三门课程教材内容,开发适应本课程和学生特点的《力学与桥梁结构》校本教材。为做到应用性、普及性和技能的运用,教学生会动手、会操作且有一定的分析问题能力,开发教材主要按教学大纲的要求进行,对原三门课程教材内容进行增加、删除,将教材结构按课程模块内容重新编排,形成梁桥的构造、梁与柱的力学分析与计算、桥梁结构构件分析与计算原理、桥梁下部结构、桥梁施工中的力学问题等四个模块内容。。为此,教材要做到“字简图精”。在叙述方面,文字要简约、精炼,力避空洞理论;在图例方面,图谱要精良,以一当十,以点带面,具有典型性,做到形象资料多、生动案例多。在满足技能性方面,根据职业活动要求,在教材中我们精心选择普及性的桥梁类型作为教学案例.自己编写桥梁力学分析例题。。

(三)微观的课程设计

课程的实施需要教学资源的支撑,教学资源主要包括硬件资源和软件资源。硬件资源即教学大纲、教材、多媒体设备、实训设施等,软件资源即师资力量。硬件资源和师资是提升课程功能的关键。除了较完备的硬件资源,课程实施质量和效果更多地取决于教师如何精心地进行教学设计,如何科学、合理地选择和有效地运用多种教学方法。

。由于新课程的特殊性,对教师的要求是必须具有一定工程实践经验、理论基础扎实、对本专业各学科与新课程能灵活把握。教学安排时,采取老、中、青三类教师同时教授这门新课程,在相互交流和研讨中,不断完善课程整合理论,同时培养高素质的年轻教师。

课程教学设计尽管我们在教学大纲中编写了备课、讲授、作业、辅导及考核等主要教学环节的质量标准,然而在课程实施过程中,为了提高教学效率和教学质量,更大幅度地提高学生各方面的能力,还需要进行科学、细致的教学设计。“力学与桥梁结构”课程的教学设计从“为什么学”人手,确定学生的学习需要和教学目的就是达到掌握桥梁结构图识读,很好地理解桥梁施工技术的目的:进一步确定“学什么”,通过具体的读图、算量、分析、答题的学习和训练达到教学目的,从而满足学生的学习需要:再引导学生面对需要掌握的教学内容,应采用什么策略,即“如何学”。教学设计最关键的部分是备课与教案。备课必须掌握本课程教学大纲内容,严格按照教学大纲要求进行本课程教学内容的组织,编写授课计划,编写教案,内容具体到所属教学模块的内容、知识点的解析、教学过程设计(包括学习情景分析、教学环境分析、设计教学思想理念、课后反思等)。制作的电子教案,内容要包括标题、教学目的与要求、重点与难点、教学方法与手段、讲授的内容与步骤、作业布置、课后记或教学小结.备课还需要在课前了解学生的原有学习基础情况和现在的学习态度,以便因材施教。在教学实施过程中,会有许多不确定因素出现,如果备课时准备充分,教案编写详尽,平时注重知识积累,就能很好地驾驭课程教学,达到预期的教学目的。

教学方法选择“力学与桥梁结构”课程的教学实施,要求教师带动学生为实现教学目的和教学任务要求,依据教学目标、教学内容特点、学生实际特点、自身素质和教学环境条件来选择不同的教学方法。第一模块“梁桥的构造”要教会学生掌握梁桥的识图方法,训练和培养学生对桥梁施工图的识读能力,可运用讲授法、现场教学法、演示法、讨论法、练习法等多种教学方法。在教师讲解制图规则、识图要领、图形表示方法基础上,学生通过参观实体结构、多媒体演示结构与构件、分组讨论,分析桥梁施工图所表达的内容,练习并学会结构构件的工程量计算。第二模块“梁的力学分析与计算方法”和第三模块“梁的结构分析和计算原理”,更适用讲授法、演示法和练习法,为增加学生兴趣也可适当采取任务驱动教学法。。

课程整合与教学效果评价

“力学与桥梁结构”课程整合研究经过宏观、中观和微观的课程设计,确定了课程价值目标,制定出了教学大纲,开发了讲义、教材,先在道路桥梁工程技术专业2008级、2009级进行试点教学实施,从2010级开始正式列入专业教学计划。教学实践证明,该课程改革取得了良好效果。

从课程整合目标来看,基础课程与专业课程教学内容的衔接得到加强。整合后的新课程有效地衔接桥梁工程专业课,如识图算量技能的训练直接与桥涵施工技术专业课对接,使基础课真正为专业课和专业技能服务,学生学习目的也更明确。

从教学效果来看,学生的学习兴趣和积极性明显提高。在改革教学内容的同时,一方面,改革成绩考核评定办法,采用阶段性测试、学习态度与学习能力考核、作业考核等综合评定课程学习成绩:另一方面,由于课程实施时学生的综合素质得到训练与展示。

从专业建设角度看,该课程改革起到了良好的促进作用。课程整合后减少了课程数和学时数,让专业主干课程学时有调整的空间,可以增加实践课程或毕业顶岗实习的时间,有助于高职路桥专业“2+1”教学模式改革的实施.

桥梁设计专业课程范文4

关键词 力学软件 路桥专业 教学研究

中图分类号:G420 文献标识码:A

1引言

山东水利职业学院道路与桥梁工程技术专业是学院重点发展的专业,2012年被山东省教育厅确定为山东省高等学校特色专业。开设的工程力学课程具有十分重要的地位,为后续专业课程提供了必须的知识,因此具有十分重要的作用。但是由于工程力学课程内容的相对复杂性,学生在学习的过程中普遍反应比较难于学习、理解,而与此同时随着高职院校的教学改革,在教学中加重了实训的课时,缩减了理论教学的课时,课时上的此消彼长,工程力学的学习对学生而言更感到困难。因此,本研究在工程力学教学中引入一些相关的力学软件,通过用力学软件建立结构模型进行工作过程导向的教学方式不仅使学生在学习中感觉学习轻松生动,而且大大增加了学生学习后续专业课程的兴趣,取得了很好的效果。

工程上常用的力学软件有很多,包括美国ANSYS大型有限元软件和路桥上常用的midas专业桥梁软件等。在力学教学中只给学生做了简单介绍,大大激发了学生学习工程力学和路桥后续专业课程的兴趣和积极性。但是由于这些软件功能强大,命令复杂,加上有些大型有限元软件操作界面是英文界面,所以从某种程度上给教学改革和研究带来了一定的难度。本文在教学研究中引入了材料力学求解器和清华大学土木系编制的结构力学求解器进行教学。

2结构力学求解器建立超静定拱虚拟模型进行力学分析

在后续专业课程桥梁工程教学中要学习到超静定拱,但是传统的工程力学教学中对超静定结构的解法大多采取的是力法与位移法。通过教学发现,高职学生对力法和位移法的基本原理理解比较困难,但是通过用结构力学求解器来建立分析超静定拱却收到了很好的效果。图1是学生通过软件自己建立的超静定拱模型,图2是通过结构力学求解器软件绘制的超静定拱支座力和弯矩图。

3结论

通过引进结构力学求解器软件进行教学,把繁琐的手工计算交给计算机来解决。而且计算机处理工程问题可使问题简化且直观。所以,如何提高计算机在专业技术基础课中的应用水平,把学生培养成适应21世纪发展需要的懂计算机的专业人才,也应该是工程力学教学改革的一项重要内容。如果利用计算机模拟试件的受力,并计算试件的内力与变形,绘制内力图、应力图及变形曲线,就可直观地找出任一截面上的内力及变形数值,确定危险点及极值大小,计算过程准确而简单。对计算机水平较高的同学,还可指导他们编程,对试件受力过程进行动态数值模拟。把计算机应用到工程力学的学习中,培养学生灵活应用计算机解决工程力学问题的能力,不但可以提高学生的学习积极性,还可以提高教学质量。

学生还可以把课本习题通过手算解答的答案与通过求解器得到的答案进行对比从而判断自己所得的答案的正确性。要是答案错误,则对自己的解答过程进行检查,以期能够自我发现问题并改正错误。要是还不能发现错误,则可以通过求解器对解答过程的演示而找到错误的原因。。

鉴于高职学生的特点,教师可以通过求解器的教学使得学生提高能力和素质,而不仅仅是直接的获得教学大纲要求掌握的知识和若干的解题技巧,学生在课后的自主学习中,可以充分挖掘出学生的潜力,可以培养学生一定自学的能力,可以说这个是比“授之以鱼”更高一层次的“授之以渔”。

学生通过对生活实际的观察,从中抽象出结构力学的模型,而后对这个结构模型进行分析,从而得出一定的结论。对于生活实际问题,重在提炼出模型、分析模型通过对求解器的运用可以把学生从繁杂的计算中解放出来完全地投入到思考的过程中去。在学生实践的过程中,学生处于主导的地位,教师只是起一个点拨的作用。通过对生活实际的研究,可以提高学生在工程力学方面的综合素质, 也可以更好地与工程实际结合。

。)

基金项目:本论文是山东省职业教育与成人教育科研“十二五”规划2014年度课题《高职道路与桥梁工程技术专业“工学交替”人才培养模式研究》的研究成果(项目编号是:2014zcj131)。

参考文献

[1] 丁建波.高职力学课程改革研究[J].湖南工业职业技术学院学报,2003(3).

[2] 王红卫,李育文,徐建国,等.《工程力学》新体系的探索与实践[J].河南教育学院学报(自然科学版),2001(1).

[3] 刘超英.高等工程专科学校工程力学教学改革探讨[J].中州大学学报,1999(3).

桥梁设计专业课程范文5

关键词:桥梁;结构计算;教与学

中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)18-0065-03

同济大学土木工程本科专业自1998年开始实施宽口径人才培养模式。按个人兴趣和择优录取的原则,部分学生在第三学年进入桥梁工程课群组。这些学生在前两年的公共基础课和专业基础课学习阶段中,已经学习了《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《混凝土结构基本原理》、《钢结构基本原理》、《荷载与结构设计原则》等基础课程。经过这些课程的训练,学生已经储备了各种桥型结构计算的一些基础知识。但学生在各门专业课程中学到的计算方面的知识和方法仍然是分散的,而针对一座桥梁的系统的、全面的结构计算直到毕业设计阶段才得到锻炼,导致在有限的毕业设计时间内不能取得良好的效果。为此,同济大学桥梁工程系配合“卓越工程师”培养计划进行了课程设置改革,将桥梁课群组培养计划中涉及到的桥梁结构计算方面的内容整合成一门独立的《桥梁结构计算》课程,成为基础知识与实践能力间的重要纽带。。

一、课程设置

桥梁结构计算是指:通过桥梁设计资料的汇集提炼出计算条件后,运用结构分析理论和方法,计算得到结构的位移、内力、应力、约束反力等效应,再对计算结果进行判断、审核,在决定取舍后将结果转换成有用的设计数据,作为评估桥梁性能和进行结构优化的直接依据提供给设计者的全过程。《桥梁结构计算》必须解决的问题是在学生学习完直到《桥梁工程》等阶段的专业课程后,通过本课程的教学,使学生掌握桥梁工程设计及科研中常用的一些桥梁结构分析基础理论、方法,并初步具备使用桥梁结构计算程序进行结构分析的能力,为后续专业课程及毕业设计中遇到的结构计算奠定必要的基础。

1.桥梁结构分析的准备工作。荷载横向分布计算是得到广泛应用的桥梁结构空间内力计算的一种实用近似方法,对简化计算步骤,提高计算效率具有十分重要的作用。而在采用有限元程序计算结构内力和变位,乃至计算桥梁横向分布以及对桥梁构件进行承载力和应力验算时,作为结构有限元分析求解中的重要数据,我们都会遇到断面几何特性的计算。课程中介绍了梯形分块法、三角形分块法、矩形条法、分舱板法等常用的截面特性计算方法,以及杠杆法、刚性横梁法、铰接板法、铰接梁法、刚接梁法、比拟正交异性板法(G-M法)等常用的荷载横向分布方法,通过手算及电算掌握其原理和计算方法。

2.桥梁结构分析的基本理论和桥梁结构计算程序的编写原理。有限单元法作为一种数值分析方法在当今工程分析界中获得了最广泛的应用,其基本理论是在开发或使用以有限元为基础的桥梁结构分析程序之前所必须基本掌握的。课程中基于结构力学中位移法的基础知识,介绍杆系结构有限单元法分析原理和静力分析程序的编制原理,包括杆系结构的单元刚度矩阵、坐标转换矩阵、总体刚度矩阵及荷载列阵的集成、边界条件处理、方程求解得到节点位移、单元内力及支承反力计算等内容。图1给出了杆系结构静力分析程序的流程图。

3.桥梁结构殊问题的分析理论和方法,以及将一般杆系分析程序扩充为具有施工仿真分析功能程序的原理和技巧。实际桥梁工程中的一些结构特性往往超越了普通杆系结构有限单元法的适用范围,桥梁结构计算必须能够明确桥梁结构殊问题的分析方法,并能对一般的有限元程序进行改造,实现桥梁结构的特殊分析。桥梁在施工过程中后期结构的受力状态与前期结构的受力状态密切相关,因此进行施工分析程序是必要的。课程中介绍带刚臂单元、等效节点荷载、节点同位移约束、单元端点自由度释放、支座强迫变位等一些特殊问题的分析理论与方法,介绍桥梁结构施工分析程序编制原理,另外将较为复杂的预应力效应分析、徐变效应分析、活载效应分析和索力调值

计算等内容作专题进行介绍。图2给出了桥梁施工分析程序流程图。

4.初步应用桥梁专用程序系统进行各桥型的结构分析。利用桥梁结构计算原理与程序进行实桥的结构分析是桥梁结构计算的直接目的。;介绍拱桥结构计算,包括拱桥的结构体系、施工方法概述、拱桥的稳定分析、拱桥的动力分析、上承式混凝土拱桥计算、中承式梁拱组合体系桥计算、斜拉扣挂法施工中承式桁架钢拱桥计算等;介绍斜拉桥结构计算,包括斜拉桥的结构体系与施工方法概述、斜拉桥合理成桥状态及合理施工状态确定方法、斜拉桥几何非线性分析方法介绍。由于悬索桥结构计算涉及到较为复杂的几何非线性分析,超出本科生教学要求和接受能力,因此本课程暂未讲授相关内容。课程中还给出了各桥型桥梁分析的一般流程,其中具有代表性的梁式桥的结构分析流程如图3所示。

二、桥梁结构计算教学特色

1.强调手算能力向电算能力的过渡与衔接。。桥梁课群组学生通过《结构力学》、《结构设计原理》等课程学习到了计算原理,并通过课程作业及配套的课程设计锻炼了手算能力。同济大学桥梁工程系不仅在实践教学环节开设了专门讲授常用桥梁结构计算程序使用方法的《工程软件应用》课程,更重要的是,作为手算和电算方法的过渡,开设《桥梁结构计算》课程作为基础课程和毕业设计综合应用锻炼之间的重要纽带,加强学生实践能力培养。

2.强调课程内容的循序渐进、由简入繁。课程内容考虑到学生群体多为初涉桥梁工程的中高年级本科生的现状,从桥梁结构计算的基本原理入手,再有层次地引入相关程序功能的介绍,最后实现对实桥的结构计算。这样的教学思路不仅强化了学生的基本概念,同时也符合思维认知的一般过程,降低了学生掌握课程内容的难度。

3.强调桥梁结构计算实现方法的非唯一性。桥梁结构计算实现方法的非唯一性体现在两个层面:通过对不同桥梁结构计算软件的比较,可以发现各软件的程序编制原理存在着不同,这一点在预应力、徐变等模块上体现得尤为明显;使用人员对同一计算需求采用的不同计算方案,也会导致结果不同。学生在学习完课程后,能够了解桥梁结构计算的基本原理,对于特定的结构能够进行准确的模拟与合理的简化,选择适合该结构的计算软件与相应的实现方法。

4.强调计算分析人员对程序结果的把握。程序终究只是结构计算分析人员的工具,无法替代工程师在结构计算分析中的主导性。学生要理解输入数据的计算方法(比如预应力线形输入的导线法),以及如果输入了不同数据可能造成什么后果;要具有定性判断程序计算是否合理的能力。。

5.强调学生实践能力的培养。通过布置荷载横向分布电算与简支梁结构电算作业,锻炼学生的动手能力。课程本身较强的实践性成为较为偏重理论的《桥梁工程》课程的有益补充,同时配合学生之前先修的预应力混凝土简支梁课程设计(手算)以及之后需要修习的大跨度桥梁课程设计(电算)等实践课程,为学生架起了从手算到电算之间的桥梁,便于学生把握手算与电算的异同,切实提升学生的设计能力。

。。。例如在讲解受弯构件承载力计算部分的内容时,课程给出了脉络清晰的计算程序框图(图4)。

7.介绍了多种桥梁结构计算分析软件。对当今国内主流的桥梁结构计算程序桥梁博士、Midas Civil等都有简要的介绍。多种软件的介绍不仅使得学生在之后的课程设计及毕业设计中能够较快上手,胜任结构计算的工作,更能够极大地锻炼学生的思辨能力,从而增进对桥梁结构计算基本理论的理解与对相同结构在不同软件下电算结果的把握。

三、学生反应

。譬如在《桥梁工程》中对荷载横向分布也有介绍,但限于课程目标与课时限制,对常用的荷载横向分布方法只有原理性的介绍。。又如课程中的实桥结构计算部分,老师提供一个完整的与给定结构相关联的“桥梁博士”计算模型,学生在此基础上进行修改与扩充,并通过对结构分析基本理论的理解采用Midas Civil软件进行复核,解决了学生对于一个实桥结构难以直接上手的问题,有机地串联了课程的大部分内容,让学生在利用两种软件分别建模的过程中体会桥梁结构计算实现方法的非唯一性以及各软件在不同模块上表现的差异,对两个模型结果进行比较来相互验证,从而确保计算结果的准确性。

同济大学桥梁工程系在课程改革中开设《桥梁结构计算》这门课程,希望能够引导学生把握桥梁结构计算分析发展的时代步伐,在牢固掌握基本理论的同时注重加强程序应用实践的意识。我们有理由相信,作为未来桥梁设计中坚的他们,一定能够使我国早日实现从桥梁大国到桥梁强国的跨越。

参考文献:

[1]肖汝诚.桥梁结构分析及程序系统[M].北京:人民交通出版社,2002.

桥梁设计专业课程范文6

关键词:课程体系;改革教学;路桥方向;土木工程

中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2012)12-0049-02

。其中的道路与桥梁工程方向是土木工程专业设置的6个专业方向之一。为了适应新形势下人才培养模式的要求,在“大土木”的框架下,有必要从路桥方向学生工程能力培养入手,确立指导思想,明确培养目标,探讨课程改革创新的内容和途径,全面推动土木工程专业路桥方向课程体系的改革和实践。

一、课程体系改革的指导思想

土木工程专业路桥方向课程体系改革研究的重点应以确立面向21世纪的人才为培养目标,以培养学生的创新意识,激发学生的个性发展为职责。要求培养的学生能适应科技进步和社会发展需要,基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、有创新精神,掌握现代化科学的管理理论、方法和手段,具有较强的适应性和竞争力。基于以上原因,在课程体系改革中具体体现在对学生的知识要求、能力要求和素质要求三个方面。

(一)知识要求

使学生具有较扎实的自然科学基础,对工程材料的基本性能、工程测绘与工程制图的原理和方法、工程结构构件的力学性能和计算原理、工程施工和组织的一般过程、工程管理和技术经济分析的方法、结构选型和构造的基本知识、结构工程的设计方法以及相关软件的应用技术均能掌握,同时要求了解本专业的法规、规范与规程,了解本专业科学技术的新发展。

(二)能力要求

使学生具有较强的自学能力,具有综合应用各种手段(包括外语)查取资料、获取信息的能力,具有本专业所必需的实验、测试、计算机应用等技能,获得土木工程师的基本训练,具有从事道路与桥梁工程设计、施工、管理、地基处理等领域的工作能力,具有较强的开拓精神,具有一定的创新思维和科研能力。

(三)素质要求

使学生能比较系统地掌握本专业所必需的科学与技术理论知识,具有一定的专业知识、技术知识、经济知识和管理知识,对本专业学科范围科学技术的新发展及其动向有所了解,具有较好的文化素质、心理素质以及一定的修养。

二、课程体系改革的基本内容和途径

(一)课程体系改革的基本内容

按照课程体系改革指导思想的要求,课程体系改革的基本内容有:(1)制定新的培养计划和教学大纲;(2)了解本专业学科范围内科学技术的新发展,编写路桥方向课程体系的教材和教学参考书;(3)对课程体系、教学内容、教学方法、考核办法进行改革实践;(4)建立实习基地,对实习、课程设计和毕业设计等实践性教学进行改革实践。

(二)课程体系改革的途径

为了适应社会不断发展的需要,在课堂教学学时少的情况下,优化课程设置,整合和重组课程内容,改进教学方法,以实现学生在知识、能力和素质上协调发展,适应人才市场的需求。

1.构建课程平台,明确专业方向。土木工程的范围非常广泛,包括土木工程材料、基础工程、建筑工程、交通土建工程、桥梁港口工程、地下工程、水利水电工程、给水排水工程、土木工程施工、建设项目管理等。土木工程专业各个不同的方向,在基础力学、工程材料和结构分析等方面具有一定的相通性。为了适应学生就业市场的变化和单位对人才的合理配置要求,为了加强学生的工程能力与素质教育,在大学的前三学年,为土木工程专业学生搭建公共教育平台(即公共基础课程、大类学科基础与专业基础课程),到第四学年由学生自主选择不同的专业方向(即专业方向课程),只有这样培养出的学生才能做到真正的面向企业服务社会。

2.优化课程设置,突出专业特点。在制定土木工程专业培养计划上,应对课程内容进行优化设置。如将力学类、结构类、施工管理类及工程材料、工程测量课程等分别采用精简归并重复性内容,剥离共性理论性内容,重新构建课程等办法,避免课程的重复。同时,在课程间反复协调的基础上,修改课程教学大纲,使学科基础课实现“宽厚”,专业课实现门类多、内容新、学时精和信息量大。只有这样才能较好地实现土木工程专业的真正方向,较容易地解决“专业口径宽、学时少”出现的各种矛盾,以满足学生专业课学习的要求,满足毕业生在工作中的专业改向、新项目研究或继续专业学习的要求,为将来在不同的领域发展奠定基础。

3.提高教师素质,建设特色教材。在教学中,教师既要具有扎实的专业知识,又要积极参与实际工程项目,同时还要进行科学研究,在自我学习提高的同时,有义务将本学科最新的研究成果应用到特色教材的建设中。与教学计划、教学大纲配套的系列教材是课程体系改革成果的载体和改革得以实现的手段,也是实现培养目标的重要保证。方向课程体系的教材内容应相互协调,紧密结合工程实际,要与教学计划要求吻合,要有利于培养和提高学生分析问题、解决问题的能力。结合新的应用型人才培养模式的改革与实施,在路桥方向课程体系的改革研究与实践中,我们编写出版了《桥梁工程》、《路基路面工程》、《高速公路》、《道路勘测设计》、《土木工程专业路桥方向毕业设计指导》等十几部教材和教学参考书。

4.紧跟学科发展,培养创新思维。学生专业能力的提高,创新思维是关键。为了扩展学生的知识面,我们适当增加了法律、管理、工程经济和反映本专业新技术的选修课等,例如:《交通工程学》、《公路经济学》、《公路网规划》、《道路景观设计》、《公路测设新技术》、《地铁与轻轨》、《路面管理系统》、《路基处理技术》、《工程加固技术最新进展》、《道路桥梁检测新技术》、《midas Civil软件工程应用》等,努力培养学生的创新思维,满足企业对创新应用型人才的需要。定期举办专题讲座,例如:道路工程专题讲座和桥梁工程专题讲座。为了把握最新道路与桥梁工程知识,定期邀请设计院施工企业、管理部门和科研院所的知名专家举办专题讲座,让学生了解目前道桥工程的发展现状、存在的问题及今后的发展方向,让学生了解最新的管理方法、新颖的设计方案、成熟的施工经验、成功的工程案例和最新的检测设备和技术。

5.注重实践教学,加强应用能力。为了全面培养学生的实践能力和工程能力,提高学生的专业素质,我们有实验课、工地实习、课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计和课外科技创新等实践性教学环节,使学生逐步确立工程结构意识。根据课程的特点,对体现专业内容的实验,在适当增加实践教学学时的同时,由实验指导教师根据内容对实验小组的每位同学进行现场提问考核,重点考核实验的步骤、环节,确保人人会做。实验后学生要上交一份内容详细的实验报告。充分利用校外的实践教学资源,选择央企、大型国有或民营企业,由专业教师带领学生到工地实习。时间视工程情况而定,一般在6周时间。首先,邀请工地的技术人员给学生介绍工程概况,然后,在技术人员的带领下分成若干个小组进行现场参观,技术人员讲解技术要求,最后,学生根据所见所闻向技术人员提问。实习期间,学生在工地现场由技术人员安排工作,专业教师协调管理。实习后学生要上交一份图文并茂的实习报告。对专业课程设置的课程设计,例如:《桥梁工程》、《道路勘测设计》和《路基路面工程》等均设置1周时间的课程设计。教师列出主要参考资料,引导学生逐步分析基础资料、认真讨论不同的方案。在结构计算中,首先要求学生必须明确工程结构概念,再结合具体设计内容,引导学生重视结构构造问题,并按规范要求认真。设计后,学生要上交一本计算书和施工图。为了加深学生对桥梁结构的了解,熟悉各种桥梁结构形式、构件构造特点及传力特点,给出要求,让学生采用最简单的材料,自己动手制作模型。通过做模型参加竞赛,使学生加深对各种桥梁结构形式构造的了解,让复杂的理论知识感性化,同时也培养学生团结协作的精神,增进同学间的感情。

6.改革考核方法,挖掘学生潜力。学生成绩考核的本身,对教学改革有着明确的指导意义。学生成绩的考核包括:理论考试、课程设计考核、实验考核、实习考核、毕业设计考核及参加相关科技活动情况等部分。根据培养内容学分绩点的不同,在考核形式上采用闭卷考试、开卷考试、综合测试、大作业、命题论文、实习报告等多种形式。在考核内容上力求体现出学生掌握基本知识、理解重点知识、灵活运用综合知识的能力。这种考核办法改变了以前学生应付考试、死记硬背书本知识的尴尬局面,激发了学生学习的热情,充分挖掘其潜力,使学生变被动学习为主动。

通过课程体系改革的研究与实践,我们深刻认识到,教学改革要服务于社会,要努力培养学生的创新意识,提高学生的工程应用能力,使学生真正具备较强的市场适应性和竞争力,以实现满足社会对人才的需求。

参考文献:

[1]贾萍,吕恒林等.土木工程专业方向课程教学研究与

改革[J].高等建筑教育,2010,(2).

[2]李杰,李娜.交通土建方向课程体系与教学内容改革探

索[J].高等建筑教育,2010,(2).

[3]马慧彪,李强.土木工程专业课程体系与实践教学改革

[J].高等建筑教育,2010,(3).

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